“新工科”背景下高职院校材料成型与控制技术专业复合型技术技能人才培养的研究与实践

于金程 姜敏凤 陈玉平 周陆飞 徐年宝 田学锋

摘  要：文章介绍了国内外“新工科”建设的进程与目标，通过分析美国麻省理工学院“新工科”的变革举措，以无锡职业技术学院为例，探讨了高职院校材料成型与控制技术专业复合型技术技能人才培养的培养理念、课程设置、工程实践条件和专业教师队伍的革新举措，为“新工科”背景下我国高职类材料成型与控制技术专业的人才培养提供有益的参考。

关键词：新工科;复合型人才;技术技能人才;人才培养;材料专业

中图分类号：C961 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）26-0169-05

Abstract： The development characteristics and targets of emerging engineering disciplines development have been introduced. The reform measures of new engineering education transformation in Massachusetts Institute of Technology have been analyzed. The updating explorations of talents training， course offering， engineering practical conditions and teaching staffs have been investigated based on material major in Wuxi Institute of Technology. These major constructions will provide beneficial reference for cultivating the talents majored in material forming and control technology in higher vocation institute under the background of emerging engineering disciplines.

Keywords： emerging engineering disciplines; multi talent; technical talent; talent development; material major

面對当下科学、技术日新月异的迅猛发展，产业的转型升级与新产业形态的产生使得产业发展模式发生了深刻的改变，也对工程技术人才的知识结构提出了新的要求和挑战。为了满足国家高等教育发展和人才需求升级的战略需求，教育部先在复旦大学召开了高校会议，发起了“新工科”建设的“复旦共识”[1]。从此，中国高等工程教育建设开启了崭新的一页。紧接着，教育部又在天津大学召开“新工科”建设研讨会，工程改变世界，行动创造未来，改革呼唤创新，“新工科”建设开始了“天大行动”[2]。之后，在北京，教育部成立了“新工科”研究与实践专家组，专家组审议通过了《新工科研究与实践项目指南》，“新工科”建设有了“北京指南”[3]。同一年，美国麻省理工学院也启动了新一轮的“新工程教育转型”计划[4]。该计划旨在重构其工程教育教学，从根本上对工程教育进行一次系统性反思和革新，革新的重点集中在学生的学习方式与内容，该计划的目标是培养能够引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才[4]。目前，教育部又启动第二批新工科建设研究与实践项目，深化理念研究与实践探索，主动应对新一轮科技革命和产业变革，持续优化工科专业设置。开展高职院校的“新工科”建设，以加强高职人才的技术技能培养，进而提升专业从业人员的工程素质，符合我国人力资源升级的内在需求。

一、“新工科”教育理念的特征与目标

“新工科”是一种与传统工科专业建设和工程人才培养有所不同的新体系。“新工科”是对传统工科内涵的深度补充和延伸[5]。具体来说，传统工科以教授学生既有知识体系为主，而“新工科”则要面向科技前沿，以探索式、融合式的教学模式来对学生进行教学[6]。“新工科”的根本特征在于突破传统工科的知识结构，重新构建新领域、新技术、新业态的新兴学科知识体系，用以培养引领未来社会需求的卓越工程人才。“新工科”的本质仍然是工科，其关键内涵是高等工程教育与产业升级、国家重大战略需求以及未来前沿科技的紧密结合。国家提出的“新工科”建设目标是：探索形成“新工科”建设模式，主动适应新技术、新产业、新经济的发展;到2030年，形成中国特色、世界一流工程教育体系，有力支撑国家创新发展;到2050年，形成领跑全球工程教育的中国模式，建成工程教育强国，成为世界工程创新中心和人才高地，为实现中华民族伟大复兴的中国梦奠定坚实基础[1]。创新驱动是当前高等工程教育面临的新变革，也是“新工科”建设的内在要求。“新工科”的研究和实践需要高职院校把握新方位，确立新标准，优化新要素，构建新平台，展现新价值[7]。

二、我校材料专业复合型技术技能人才培养现状

我校材料成型与控制技术专业创办于1959年，1985年成为原国家机械工业部铸造、热处理复合（铸、热复合）试点专业，2003年成为江苏省特色专业[8]，2012年成为江苏省高等学校重点专业，2019年入选中国特色高水平高职学校建设单位（A档）数控技术专业群。经过60多年的发展历程，我校材料成型与控制技术专业已形成了铸造与热处理两种技术相复合的专业特色。在“金平果”机构发布的2020版高职专业排行榜中，我校材料成型与控制技术专业，名列国内高职材料成型与控制技术专业第三名。第三方调研机构麦可思发布的无锡职业技术学院应届毕业生培养质量评价报告（2018年）显示，我校材料成型与控制技术专业的毕业生实际从事的主要职业为材料技术员，实际就业的行业为铸造行业和热处理行业[8]，用人单位类型主要是无锡及周边地区的民营企业，部分评价报告数据如表1所示。通过与本校平均水平对比可以发现，我校材料成型与控制技术专业毕业生在月收入方面基本高于本校平均水平，反映出本专业在薪资待遇上是具有一定吸引力的，并且当年的毕业生就业现状满意度也高出本校平均水平，但是从2015届到2017届毕业生月收入基本维持不变。而在对教学满意度、对母校满意度方面，本专业与本校平均水平基本持平（见表1）。

三、“新工科”复合型技术技能人才培养模式的研究与实践

“新工科”的新，是相对于传统工科而言，为了培养材料成型与控制技术专业的复合型技术技能人才，需要在人才培养理念、课程设置、工程实践条件和专业教师队伍构建方面进行革新。

（一）复合型技术技能人才培养理念的革新

“新工科”的人才培养目标，应该既要符合工程人才培养的规律，同时又要突出学科技术前沿和引领行业未来的特色。美国麻省理工学院认为未来的新兴产业将会更加注重工程人才的思维能力，过去的强调知识获得与认知能力训练为重点的旧工程教育理念亟待被革新。“新工科”复合型技术技能人才的培养应更注重对思维能力的培养，使得学生能在具体工程实践中可以运用恰当的思维能力来解决实际问题。由此，美国麻省理工学院提出“新工科”人才应具备12种思维，如图1所示。

为了突出智能制造背景下复合型技术技能人才的应用性和具备各种思维能力的复合性，在秉承铸造、热处理相复合的专业特色基础上，我校材料成型与控制技术专业对人才培养目标进行了修订。其修订后的复合型技术技能人才培养目标是：

1. 具有良好的职业道德和较高的职业规范素养，德、智、体、美、劳等方面全面发展。

2. 具有胜任热处理（中级以上）操作、铸造操作（中级以上）等岗位的基本素质和能力，从业2～3年后，能独立从事铸造工艺设计、热处理工艺设计、铸造质量检验、金相检验、力学性能检验、机械产品销售等工作。

3. 根据企业用人要求，毕业生具有向热处理车间生产技术管理、铸造车间生产技术管理、产品质量检验技术管理等岗位迁移的能力。

4. 能夠在相关工程实践与研究活动中与团队良好沟通、有效交流并具有对项目小组进行管理的能力。

5. 能够在金属材料相关领域取得良好的职业发展及具备终身学习能力。

上述新的材料成型与控制技术专业人才培养目标涵盖了MIT提出的“新工科”复合型技术技能人才应具备12种思维。

（二）课程设置的革新

材料成型与控制技术专业是通过控制材料外部形状和内部组织结构将材料加工成特定形状和性能零部件，解决成形制造领域中材料加工工艺优化、模具设计及设备开发的技术和工程问题，是保障智能制造产业发展的重要科学基础和技术支撑。在知识结构方面，本专业以金属材料制备与加工、组织结构与成分、性能及应用等四要素及其关系构成的材料学科共同基础知识作为重要的教学内容，构筑理论教学、实践教学、科学研究三个维度基本框架的新型课程体系，通过三个维度相互交叉、有机结合构建新型的课程设置[9]。

美国麻省理工学院此次的“新工科”改革采取了整合学科逻辑与心理逻辑的策略，整合的路径体现为“学科串”的应用[10]。“学科串”是指学生在大二开始学习的跨学科路径，从围绕驱动现代产业的实践和研究方法，构建机械、材料和系统科学的跨学科“学科串”。“新工程教育转型”计划目前的“学科串”主题如图2所示。每个“学科串”能够为学生提供不同的跨学科课程项目，并让学生能获得所选专业的学位。“新工程教育转型”计划不仅是简单的知识获取，更注重培养学生应用知识的能力。

美国麻省理工学院对传统工程教育的课程设置进行变革时，强调以学生为主体，在开展教学活动主要是引导和激发学生的主动探究兴趣与提升自我学习能力，并开展项目式学习、小组式学习、团队协作、智慧学习等手段，为学生成长为引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才奠定基础[10]。其课程内容的制定采用倒推的方式，瞄准未来十至十五年后的学术前沿及高新技术方向来确定未来的研究训练方向，并以此对现有课程设置内容进行动态更新。

我国的“新工科”建设应突出新领域、新技术、新业态的产业特点，从产业实际需求出发，采用继承与创新、交叉与融合、协调与共享的方式，逐步实现引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才的培养[6]。“新工科”的课程设置，也要发挥各个高等职业学校的自身优势，在面向未来产业需求同时，用可持续发展的视角来进行“新工科”的课程建设。这也需要高等职业学校应具有快速的应变能力，以确保传统工科教育模式下的教学大纲和课程内容能够不断得到更新变化。“新工科”的课程设置更要突出改进和创新，加入更多的综合实践环节，特别是一些来自企业的实践项目。在实践课程项目上进行学科交叉与“复合”，从而着重提升学生的研究能力和实践水平。我国材料产业目前以特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料和先进复合材料为发展重点，加快研发先进熔炼、凝固成型键技术等新材料制备装备，加强基础研究和体系建设，突破产业化制备瓶颈，实现绿色轻量化材料的生产。以上国家战略重点均与本专业密切相关，下一步工作中，将新材料的制备技术和增材制造（3D打印）部分内容融入到本专业的课程建设中去，重点关注金属材料的3D打印科技，将金属3D打印的相关成形原理、金属3D打印相关的材料体系、金属3D打印的前沿技术等内容融入到项目式课程中去，计划在毕业设计环节增加金属3D打印等方面的毕业设计课题。此外，本专业还将依托我校物联网学院，为我校材料成型与控制技术专业的学生增加物联网信息技术方面的项目课程，如工业物联网基础等课程;依托控制技术学院，为我校材料成型与控制技术专业的学生增加工业机器人技术方面的项目课程，如智能制造、工业机器人等课程。这些跨学科的课程设置，为我校材料成型与控制技术专业培养具有数字化能力、符合智能制造产业发展方向的复合型技术技能专业人才探索了新的培养路径。

（三）工程实践条件的革新

高职院校的材料成型与控制技术专业是工程实践性较强的工科专业，在“新工科”复合型技术技能人才培养过程中，需要着力培养学生的工程实践和动手能力。工程实践和动手能力是培养复合型技术技能人才的关键途径[11]。对于高职院校的材料成型与控制技术专业，如何高效利用现有教学资源来支撑学生的实践与动手能力是亟待解决的问题。在过去我国高职院校的工程实践技术环境的整体水平是普遍高于企业的，但是近年来，由于生产企业技术生产装备的不断更新换代，高职院校工程实践整体水平逐渐落后于生产企业的问题越来越突出。高职院校工程实践实验（训）室的先进设备欠缺，高水平实验（训）教师队伍培养建设不足，以及学生自身参与创新探索实验动力不足等原因，使得我国高职院校工科专业学生在动手实践能力和创新能力培养方面亟待提高[12]。

为了切实培养复合型技术技能人才的工程实践能力和创新探索精神，我校材料成型与控制技术专业近几年来对校内工程实践场所进行了大力的改造升级。既对原有的热处理实验（训）室、金相分析实验（训）室和理化分析实验（训）室进行了环境改造和实验设备更新，又完成了材料成型实验（训）室和材料性能实验（训）室两个新实训场所的建设。其中材料成型实验（训）室可为学生提供合金熔炼、熔体处理、铸造成型、快速成型等方面的工程训练内容;材料性能实验（训）室能够对不同工程材料的各种机械性能进行测试和数据采集，可以为学生提供性能检测项目类实验、工程项目类实训、毕业设计、创新工程技术研发等工程训练内容。在国家“双高”计划的建设资金支持下，为了继续强化实践环节，我校材料成型与控制技术专业将充分瞄准学术前沿及高新技术发展方向，进一步整合现有实验（训）资源，未来4年中围绕智能制造的发展主题，还将继续完善和打造6个实验（训）室，分别为精密铸造实验（训）室、精密热处理实验（训）室、精密塑性变形与动态性能实验室、增材制造（金属3D打印）实验（训）室、复合材料成型实验（训）室以及材料先进分析与表征实验室。这些高水平实验（训）室的建设，将使得学生能在设备先进、台套齐全、信息化程度高的现代实验（训）室中进行工程实践与创新探索研究，也将有力支撑我校材料成型与控制技术专业复合型技术技能人才的培养。

（四）专业教师队伍的革新

为适应“新工科”人才培养方式的变革，现有的专业教师队伍也需要不断提升与更新。“新工科”下的高职院校的教师不能再像过去，仅凭借一门课程或一门技术就可以“一劳永逸”，教师队伍必须紧跟时代步伐，不断完成本专业知识的更新换代。以产业需求为导向的“新工科”人才的培养还必须加强高水平“双师”型教师队伍的建设[13]。在教师队伍革新方面，我校材料成型与控制技术专业专任教师有1人在我国的台湾访学，有1人在江苏大学攻读博士学位，多位教师积极参与企业横向课题科研攻关合作，积极创造教师发展的良好氛围，引导教师在专业改革上投入更大的精力，从教师工程能力提升、教育理念及教学方法更新等方面更新好专业教师队伍。

为了主动连接产业前沿知识，丰富具有一线工程经验的专业教师来源途径，本专业还从企业专门聘请了兼职教师，包括来自无锡威孚高科技集团股份有限公司、江苏一汽铸造有限公司、无锡蠡湖叶轮制造有限公司等行业知名企业的（高级）工程师。企业工程师的加入对“新工科”教师队伍起到了良好的优化补充作用，同时也对青年教师的工程背景培养提供了很好的支撑。本专业也将完善“校企双主体协同，德技融合、专创融合，多通道发展”的“双主体两融合多通道”人才培养模式，将继续深化校企合作，与相关企业开展“双师型”教师培养培训基地的建设和企业实践基地建设，带动教师工程素质的提升，也让学生在解决实际工程问题中进行创新型工程能力强化，从而形成“新工科”背景下材料专业复合型技术技能人才创新能力培养的机制。

四、结束语

在“新工科”的教育背景下，结合MIT最新的工程教育理念，通过对我校材料成型与控制技术专业的人才培养理念、课程设置、工程实践条件和专业师资队伍的革新与实践，初步完成了“新工科”高职类材料成型与控制专业复合型技术技能人才培养的建设任务。“新工科”建设是一项具有探索性的工作，也是一个不断完善的过程。为了适应新时期的复合型技术技能人才培养需求，必须从大工程材料的高度去重建课程体系，关注新材料、新技术和新方法，不断更新和优化教学内容，不断创新课程的教学方法，增加课程实践内容，才能切实满足新工科专业的要求，培养出具有较强工程实践能力的“新工科”复合型技术技能人才。

参考文献：

[1]“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[2]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[3]新工科建设指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[4]MIT School of Engineering.NEET New Engineering Education Transformation [EB/OL]. [2019-04-25]. http：//neet.mit.edu/.

[5]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[6]马坤，郭炳晖，郑志明.基于“新工科”建设的人才培养挑战与机遇[J].大连理工大学学报（社会科学版），2019，40（5）：109-113.

[7]于海峰，赵红梅.新工科背景下地方高校实践教学质量评价体系的改进[J].轻工科技，2019（6）：185-186.

[8]于金程，姜敏凤，陈玉平，等.德国职业教育4.0对高职院校材料成型与控制技术专业建设的启示[J].铸造技术，2018，39（12）：2905-2910.

[9]万明攀，向嵩，张晓燕，等.新工科背景下材料科学与工程专业建设路径思考[J].教育教学论坛，2019（33）：197-198.

[10]MIT School of Engineering.New Engineering Education Transformation Charter [EB/OL]. [2019-04-25].http：//neet.mit.edu/.

[11]张凤英，陈永楠，袁戰伟，等.“新工科”背景下材料类创新型人才培养模式探索——以长安大学材料科学与工程学院为例[J].大学教育，2019（6）：28-30.

[12]吕珺，程继贵，鲁颖炜，等.新工科背景下基于“校企合作”材料类专业人才创新创业能力培养机制研究[J].教育现代化，2019，6（A0）：10-11.

[13]赵德刚，王琦.新工科建设背景下材料类专业综合改革与实践探索——以济南大学材料科学与工程专业为例[J].教育教学论坛，2018（13）：205-206.